管式泵-封隔器一體化堵水技術研究與應用

程連文，方　倩，張　朋，樊琳琳，王志清，楊　冰，張景輝

(河南油田分公司 石油工程技術研究院，河南 南陽 473132)①

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管式泵-封隔器一體化堵水技術研究與應用

程連文，方倩，張朋，樊琳琳，王志清，楊冰，張景輝

(河南油田分公司 石油工程技術研究院，河南 南陽 473132)①

摘要：河南油田處于開發后期，油井含水率高，堵水措施量大，作業任務重。現有的機械丟手堵水技術從封堵到生產需要兩趟管柱，作業量大、占產時間長，影響了丟手堵水技術的應用規模。為了減少占產時間，提高作業措施效率，開展了泵-封隔器一體化堵水技術研究，研制了具有過泵傳壓功能的傳壓式管式泵和無需投桿丟手的液壓式丟手器等工具，實現了封堵、生產管柱一體化，簡化了現有丟手堵水管柱結構，大幅縮減了丟手堵水作業施工時間和占產時間，具有明顯的經濟效益。

關鍵詞：堵水；管式泵；封隔器；一體化管柱

針對河南油田現有機械丟手堵水技術從封堵到生產需要2趟管柱，作業量大，占產時間長的問題，開展泵-封隔器一體化堵水技術方案研究。通過研制傳壓式管式泵、液壓丟手器等配套工具，實現了下泵、封堵一體化堵水作業。該技術累計開展現場試驗31口井，工藝成功率90.3%，減少作業費用￥45萬元，減少作業占產時間60 d，產生了較好的經濟效益。

1泵封一體化工藝管柱結構及原理[1]

管式泵-封隔器堵水生產一體化管柱(以下簡稱泵封一體化工藝管柱)主要由傳壓式管式泵、液壓丟手器、Y441-114型堵水封隔器、Y341-114型堵水封隔器、專用球座、中部進油閥等組成，如圖1。

下入泵封一體工藝管柱時，傳壓式管式泵與液壓式封隔器等堵水配套工具一起下入井中。當封隔器到達設計位置后，由于傳壓式管式泵不僅具有生產抽汲功能，而且具有過泵傳遞液壓功能，所以，可以直接加壓坐封封隔器，使液壓式封隔器具備坐封條件。同時，管柱配套有液壓丟手器，該液壓丟手器能夠在封隔器坐封完成后實現自動丟手。然后，上提管柱到傳壓式管式泵設計位置，之后，在下入抽油泵泵塞時碰觸關閉塞，關閉繞流通道，即可開抽生產。

圖1　泵封一體化管柱結構示意

2施工工藝[2-3]

1)起出原井管柱。

2)下入泵封一體工藝管柱。包括傳壓管式泵、液壓丟手器、封隔器等。

3)坐封、打丟手。封隔器坐封壓力設計為17 MPa。先加壓使封隔器坐封，然后加壓到17～20 MPa，自動實現管柱丟手，封隔器與上面傳壓管式泵脫開。

4)完井生產。調整傳壓管式泵到設計位置，下入泵塞，即可完井生產。

3工藝特點

1)泵封一體堵水工藝相比現有丟手堵水工藝，大幅簡化了施工步驟，對施工管柱[4]不再要求特別清污，降低了對施工條件的要求；不用再投抽油桿實施丟手動作，減少了起下2趟管柱，大幅度減少了作業工作量。

2)傳壓式管式泵下部進油閥座設計采用固定式結構，避免了活動式結構容易出現松動、脫出等導致泵抽失效的問題。同時，繞流通道關閉采用強制關閉、且鎖定機構鎖定，泵的可靠性高。

4主要配套工具

4.1傳壓式管式泵

1)結構組成。該傳壓式管式泵主要由關閉塞、防動銷、傳壓體、壓簧、壓帽、鎖定套、繞流通道、閥球、閥座等組成，如圖2。

1—閥球；2—鎖定套；3—關閉塞；4—傳壓體。

2)工作原理。在現有管式泵固定泵座處增加了過流通道，在封隔器坐封前，控制機構打開，過流通道暢通，液流通過該通道把液壓力傳遞到封隔器，實施坐封。當需要開抽時，通過下入的泵塞下擊控制機構，關閉過流通道，同時，鎖緊機構鎖定，防止意外打開。

3)作用。傳壓式管式泵是泵封一體化技術的主要配套工具，它與現有普通管式泵的不同之處在于傳壓功能的設計。該泵能夠使水泥車的壓力通過泵筒傳遞到泵下封隔器，使泵下封隔器坐封。管柱丟手后，該泵又具有正常管式泵的抽汲功能，使原來需要打丟手、下完井管柱兩個工序才能完成的作業，簡化為一個工序，節省起下管柱2趟，大幅提高了作業效率。

4.2液壓丟手器

1)結構組成。液壓丟手器主要由滑套、主體、鋼球、上接頭和下接頭等組成，如圖3。

1—上接頭；2—滑套；3—下接頭。

2)工作原理。液壓丟手器采用液壓方式實施丟手，壓差式滑套設計，當封隔器坐封完之后，壓力繼續升高，達到丟手壓力(17～20 MPa)時，丟手銷釘剪斷，滑套下行，鋼球釋放。上提管柱，丟手主體與下接頭脫開連接，即實現管柱丟手。

3)作用。液壓丟手器是泵封一體化技術的主要配套工具，其作用是在封隔器坐封后，通過液壓實施丟手，將傳壓式管式泵和封隔器脫開連接，既解決了泵封一體化管柱無法投桿丟手的難題，又避免泵抽過程中管柱蠕動對封隔器[5]封堵效果的影響。與現有的機械投桿式丟手器相比，工序簡單，省去了投桿作業工序，節省作業時間。液壓丟手方式不會因井斜、油稠等因素影響而造成丟手不成功，提高了丟手成功率，降低了作業風險。

5現場應用效果

2012年以來共開展現場試驗 31井次，工藝成功率90.3%。

2013-09-14，在下D9-362井開展泵封一體堵水技術現場試驗，施工原因是補孔改層，管柱結構如圖4，為封下采上。施工過程順利，坐封壓力17 MPa，丟手壓力19 MPa。

施工前后數據如表1。數據顯示，該井日產液15 m3左右，由示功圖分析，傳壓式管式泵工作正常。由于該井實施補孔改層措施，封堵后含水率由98.8%降低到1.8%，封隔器封堵效果良好。此次泵封一體化作業，比原有工藝技術減少起下管柱2趟，節省作業時間2 d，提高了作業效率，取得了較好的經濟效益。

圖4　下D9-362井管柱結構示意

階段泵徑/mm工作制度泵深/m液面/m日產液/m3泵效/%產油/t含水率/%施工前?444.8×6.0165219946.074.00.698.8施工后?444.8×1.5135768313.896.013.61.8

6結論

1)傳壓式管式泵-封隔器一體化堵水技術使丟手堵水工藝有效簡化，大幅縮減作業施工時間和作業占產時間，并降低了作業施工要求。

2)研制出了傳壓式管式泵和液壓丟手器等配套工具，實現了封堵、生產管柱一體化，簡化了現有丟手堵水管柱結構，大幅縮減了丟手堵水作業施工時間和占產時間。

參考文獻：

[1]蔣建華，李傳樂.油井堵水工藝管柱的研制[J].石油礦場機械，2014，43(11)：72-74.

[2]萬仁溥，羅英俊．采油技術手冊：堵水技術[K]．北京：石油工業出版社，1991：20-30.

[3]朱洪征.分層采油工藝管柱受力分析及優化[J].石油礦場機械，2010，39(10)：47-50.

[4]生麗敏．井下管柱力學分析與優化設計[D]．成都：西南石油學院，2005.

[5]鄭煥軍．逐級解封封隔器[J]．油氣田地面工程，2010，29(12)：51-53.

Study and Application of Pumping and Sealing Integration Technology

CHENG Lianwen，FANG Qian，ZHANG Peng，FAN Linlin，WANG Zhiqing，YANG Bing，ZHANG Jinghui

(TechnologyResearchInstituteofPetroleumEngineering，HenanOilfieldCompany，Nanyang473132，China)

Abstract：As Henan Oilfield is in later stage of development，oil wells are in high moisture content.It needs massive plugging measures and heavily job tasks.However，the existing mechanical throwing hand plugging technology needs two set of strings，resulting in more workload and time.Thus，the application scale is restricted. In view of the above problems，the pumpingandsealing

中圖分類號：TE933.302

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.02.017

作者簡介：程連文(19 -)，男，河南南陽人，工程師，2011年畢業于東北石油大學石油工程專業，現從事石油新技術研究和應用，E-mail：410940053@qq.com。

收稿日期：①2015-08-17

文章編號：1001-3482(2016)02-0076-03